基于半导体导电油墨的油墨印刷尺寸检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及基于半导体导电油墨的油墨印刷尺寸检测装置及检测方法。

背景技术

导电油墨是用导电材料制成的油墨，具有导电性质，可作为印刷导电点或导电线路之用。用于印刷电路、电子纸、薄膜开关、手机、太阳能电池、电极、电镀底层、键盘接点、印制电阻等材料。

将导电油墨采用现有印刷方法印刷至基底固化后便能制得导电层，在基底上印刷导电油墨时会根据不同需求选取不同的印刷尺寸，印刷尺寸通常包括固化后导电油墨的长度、宽度及厚度，导电油墨的印刷尺寸直接影响导电层的导电性，为了保证导电层的导电性，通常需要人工对固化后的导电油墨印刷尺寸进行检测，但由于导电油墨印刷尺寸较小，人工检测误差较大且效率较低，不利于批量生产。

发明内容

本发明提供基于半导体导电油墨的油墨印刷尺寸检测装置及检测方法，用以解决目前导电油墨印刷尺寸较小，人工检测误差较大且效率较低，不利于批量生产的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明公开了基于半导体导电油墨的油墨印刷尺寸检测装置，包括：检测室，检测室内设置检测平台，检测平台上表面左右两侧对称设置三轴滑台，三轴滑台设置Z轴滑台，Z轴滑台前端设置第一安装板，第一安装板下表面固定设置第一工业相机，第一工业相机下方设置真空吸台，真空吸台与检测平台上表面固定连接，检测室内设置控制组件，控制组件包括处理器、存储器、控制器，处理器分别与第一工业相机、存储器电性连接，控制器分别与三轴滑台、第一工业相机及处理器电性连接。

优选的，检测平台下方设置真空发生器，真空发生器与控制器电性连接，真空发生器输出端通过第一连接管与真空吸台内部连通。

优选的，检测室前方设置上料台，上料台上表面设置传送带与机械手，传送带外侧设置若干条形光源，机械手输出端设置转动轴，转动轴下端固定设置吸盘安装架，吸盘安装架上设置若干缓冲支杆，缓冲支杆下端连通设置真空吸盘，真空吸盘位于传送带上方，缓冲支杆上端通过第二连接管与真空发生器输出端连通，吸盘安装架一侧设置第二安装板，第二安装板上设置第二工业相机，第二工业相机输出端对准传送带上表面，第二工业相机及机械手均与控制器电性连接。

优选的，真空吸台外周设置转动环，转动环与真空吸台同心设置，转动环内圈与真空吸台外侧壁转动连接，转动环上表面固定设置竖板，竖板前端设置电控旋转台，电控旋转台前侧设置第三安装板，第三安装板靠近真空吸台一端设置第三工业相机，第三工业相机输出端朝向真空吸台上表面，转动环外周设置棘轮齿，转动环后方设置滑板，滑板下表面与检测平台上表面左右滑动连接，滑板前端设置第一套筒，第一套筒内滑动设置限位柱，限位柱远离转动环一端设置第一弹簧，第一弹簧一端与限位柱后端固定连接，第一弹簧另一端与第一套筒内壁固定连接，限位柱靠近转动环一端设置斜面端，斜面端与棘轮齿相适配并与棘轮齿外壁抵接，两个滑板之间设置驱动组件，驱动组件用于驱动两个滑板同步左右滑动。

优选的，驱动组件包括驱动电机，驱动电机固定设置在检测平台上表面，驱动电机上端设置输出轴，输出轴上固定设置转盘，转盘上方设置条形框架，条形框架前后内壁的距离大于转盘的直径，条形框架内设置随动柱，随动柱与条形框架内壁前后滑动连接，随动柱下端与转盘上表面偏心位置转动连接，条形框架左右两侧固定设置连接杆，连接杆平行于滑板，连接杆远离条形框架一端与滑板一端固定连接。

优选的，转动环下表面设置若干卡孔，若干卡孔关于转动环下表面圆心呈环形阵列分布，卡孔竖直截面呈半圆形，卡孔与棘轮齿一一对应，卡孔下方设置第二套筒，第二套筒下端与检测平台上表面固定连接，第二套筒内滑动设置卡柱，卡柱下端设置第二弹簧，卡柱上端延伸至第二套筒上方并与卡孔相适配。

优选的，检测室内设置UPS电源，UPS电源分别与处理器、存储器、控制器、三轴滑台、第一工业相机、驱动电机及第三工业相机电性连接。

优选的，检测室上端外壁设置风机，真空吸台左右两侧对称设置照明灯组件，照明灯组件与检测平台上表面固定连接，风机及照明灯组件均与控制器电性连接。

优选的，检测室外壁设置显示器，显示器与处理器电性连接。

本发明还提供了基于半导体导电油墨的油墨印刷尺寸检测方法，采用上述基于半导体导电油墨的油墨印刷尺寸检测装置进行检测，包括以下步骤：

步骤1：将待检测件放置到真空吸台，控制第一工业相机移动至待检测件正上方，通过第一工业相机获取待检测件导电油墨层第一预设高度图像，截取检测段，并计算第一预设高度处检测段的实际尺寸；

步骤2：将第一工业相机移动至第二预设高度，获取待检测件导电油墨层第二预设高度图像，截取检测段，并计算第二预设高度处检测段的实际尺寸；

步骤3：将第一工业相机移动至第三预设高度，获取待检测件导电油墨层第三预设高度图像，截取检测段，并计算第三预设高度处检测段的实际尺寸；

步骤4：根据第一预设高度处检测段、第二预设高度处检测段及第三预设高度处检测段的实际尺寸计算待检测件的检测段的实际印刷尺寸。

本发明的技术方案具有以下优点：本发明提供了基于半导体导电油墨的油墨印刷尺寸检测装置，包括检测室，检测室内设置检测平台，检测平台上表面左右两侧对称设置三轴滑台，三轴滑台设置Z轴滑台，Z轴滑台前端设置第一安装板，第一安装板下表面固定设置第一工业相机，第一工业相机下方设置真空吸台，真空吸台与检测平台上表面固定连接，检测室内设置控制组件，控制组件包括处理器、存储器、控制器，处理器分别与第一工业相机、存储器电性连接，控制器分别与三轴滑台、第一工业相机及处理器电性连接。本发明中，采用第一工业相机对油墨印刷尺寸进行自动检测，代替了人工检测，提高了检测精度，保证了导电油墨的导电性能，加快了油墨印刷尺寸的检测效率，提高了检测装置的自动化程度，便于进行半导体的批量生产。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及说明书附图中所特别指出的装置来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明中检测室内部结构示意图；

图2为本发明图1中A处放大图；

图3为本发明基于半导体导电油墨的油墨印刷尺寸检测装置整体结构示意图；

图4为本发明图3中B处放大图；

图5为本发明基于半导体导电油墨的油墨印刷尺寸检测装置主视图；

图6为本发明图1中D-D处局部剖视图；

图7为本发明图6中E-E处局部剖视图。

图中：1、检测室；2、检测平台；3、三轴滑台；4、Z轴滑台；5、第一安装板；6、第一工业相机；7、真空吸台；8、真空发生器；9、第一连接管；10、上料台；11、传送带；12、机械手；13、条形光源；14、转动轴；15、吸盘安装架；16、缓冲支杆；17、第二安装板；18、第二工业相机；19、转动环；20、竖板；21、电控旋转台；22、第三安装板；23、第三工业相机；24、棘轮齿；25、滑板；26、第一套筒；27、限位柱；28、第一弹簧；29、输出轴；30、转盘；31、条形框架；32、随动柱；33、连接杆；34、卡孔；35、第二套筒；36、卡柱；37、第二弹簧；38、UPS电源；39、风机；40、照明灯组件；41、显示器；42、真空吸盘。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案以及技术特征可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例1：

本发明实施例提供了基于半导体导电油墨的油墨印刷尺寸检测装置，如图1-图7所示，包括：检测室1，检测室1内设置检测平台2，检测平台2上表面左右两侧对称设置三轴滑台3，三轴滑台3设置Z轴滑台4，Z轴滑台4前端设置第一安装板5，第一安装板5下表面固定设置第一工业相机6，第一工业相机6下方设置真空吸台7，真空吸台7与检测平台2上表面固定连接，检测室1内设置控制组件，控制组件包括处理器、存储器、控制器，处理器分别与第一工业相机6、存储器电性连接，控制器分别与三轴滑台3、第一工业相机6及处理器电性连接。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：将待检测件放置到真空吸台7上，待检测件印刷有导电油墨的一侧朝上，然后控制器控制三轴滑台3运动，三轴滑台3采用现有龙门式三轴丝杠滑台或半封闭式三轴滑台3模组，三轴滑台3包括X轴滑台、Y轴滑台及Z轴滑台4，X轴滑台能前后滑动，Y轴滑台能左右滑动，Z轴滑台4能上下滑动，控制器控制三轴滑台3运动，使得第一工业相机6的镜头位于待检测件的正上方，然后控制器控制第一工业相机6对待检测件进行拍照，从而获取导电油墨层图像，并根据导电油墨层图像获取导电油墨层的印刷长度及印刷宽度，然后处理器将印刷长度及印刷宽度存储至存储器内，第一工业相机6左右对称设置为两个，检测时可以将两个待检测件分别放在左右两个真空吸台7上，左右两侧检测能够同时进行，大大提高了检测效率。本发明采用第一工业相机6对油墨印刷尺寸进行自动检测，代替了人工检测，提高了检测精度，保证了导电油墨的导电性能，提高了产品品质，加快了油墨印刷尺寸的检测效率，提高了检测装置的自动化程度，便于进行半导体的批量生产。

实施例2

在上述实施例1的基础上，如图1、图2所示，检测平台2下方设置真空发生器8，真空发生器8与控制器电性连接，真空发生器8输出端通过第一连接管9与真空吸台7内部连通。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：将待检测件放置到真空吸台7后，控制器控制真空发生器8开启，使得待检测件被吸附在真空吸台7上，提高了待检测件的稳定性，使得油墨印刷尺寸的检测更加准确。

实施例3

在实施例2的基础上，如图3-图5所示，检测室1前方设置上料台10，上料台10上表面设置传送带11与机械手12，传送带11外侧设置若干条形光源13，机械手12输出端设置转动轴14，转动轴14下端固定设置吸盘安装架15，吸盘安装架15上设置若干缓冲支杆16，缓冲支杆16下端连通设置真空吸盘42，真空吸盘42位于传送带11上方，缓冲支杆16上端通过第二连接管与真空发生器8输出端连通，吸盘安装架15一侧设置第二安装板17，第二安装板17上设置第二工业相机18，第二工业相机18输出端对准传送带11上表面，第二工业相机18及机械手12均与控制器电性连接。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：将待检测件放置到传动带上进行上料，然后控制器控制机械手12动作，第二工业相机18用于获取待检测件位置，然后控制器根据待检测件位置控制机械手12带动输出轴29运动，输出轴29运动带动吸盘安装架15运动，吸盘安装架15带动缓冲支杆16及真空吸盘42运动，直至真空吸盘42对准待检测件，然后控制器控制机械手12向下，使得真空吸盘42与待检测件上表面吸附，缓冲支杆16具有伸缩功能，能够避免真空吸盘42对待检测件压伤，真空吸盘42吸附待检测件后，机械手12进入检测室1内，并将待检测件放置到真空吸台7上，然后真空吸台7开始对待检测件吸附，真空吸盘42则结束抽真空吸附，待检测件与真空吸盘42分离后，机械手12在控制器的控制下重新移动至传送带11上方，对下一个待检测件进行吸附，在传动带外侧设置多个条形光源13，能够为第二工业相机18进行照明，使得第二工业相机18的照相更加清楚可靠，机械手12的运动轨迹更加准确。

实施例4

在实施例1-3中任一项的基础上，如图1-图2、图6所示，真空吸台7外周设置转动环19，转动环19与真空吸台7同心设置，转动环19内圈与真空吸台7外侧壁转动连接，转动环19上表面固定设置竖板20，竖板20前端设置电控旋转台21，电控旋转台21前侧设置第三安装板22，第三安装板22靠近真空吸台7一端设置第三工业相机23，第三工业相机23输出端朝向真空吸台7上表面，转动环19外周设置棘轮齿24，转动环19后方设置滑板25，滑板25下表面与检测平台2上表面左右滑动连接，滑板25前端设置第一套筒26，第一套筒26内滑动设置限位柱27，限位柱27远离转动环19一端设置第一弹簧28，第一弹簧28一端与限位柱27后端固定连接，第一弹簧28另一端与第一套筒26内壁固定连接，限位柱27靠近转动环19一端设置斜面端，斜面端与棘轮齿24相适配并与棘轮齿24外壁抵接，两个滑板25之间设置驱动组件，驱动组件用于驱动两个滑板25同步左右滑动。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：在第一工业相机6检测的同时，开启第三工业相机23及驱动组件，第三工业相机23倾斜设置，能够照向待检测件的侧壁，从而对导电油墨层的厚度进行检测，驱动组件能够驱动两个滑板25同步左右滑动，当滑板25从右往左滑动时，左侧的限位柱27沿棘轮齿24外壁滑动至下一个棘轮齿24，右侧的限位柱27则通过棘轮齿24带动右侧的转动环19逆时针转动，右侧的转动环19逆时针转动带动竖板20、电控旋转台21、第三安装板22及第三工业相机23逆时针转动，右侧的第三工业相机23改变拍摄位置，当滑板25从左往右滑动时，右侧的限位柱27沿棘轮齿24外壁滑动至下一个棘轮齿24，左侧的限位柱27则通过与棘轮齿24的配合带动左侧的转动环19顺时针转动，左侧的第三工业相机23改变拍摄位置，随着驱动组件的驱动，左右两侧的第三工业相机23间断交替更换拍摄位置，直至环绕相对应的待检测件一周后，驱动组件停止驱动，此时，导电油墨层的厚度检测完成，通过上述方案，能够利用第三工业相机23对导电油墨层的厚度进行检测，实现了油墨印刷尺寸中厚度的自动检测，提高了检测效率，并且，第三工业相机23能够环绕待检测件一周，并获取与棘轮齿24数量一致的待检测件侧壁图像，根据侧壁图像准确计算导电油墨层的厚度，提高了检测准确度，而且当转动环19转动时，第三工业相机23不进行拍照，只有限位柱27沿棘轮齿24滑动时，转动环19不转动的情况下拍照，能够避免因转动环19转动而导致第三工业相机23晃动产生误差，且限位柱27沿棘轮齿24滑动时需要固定时长，第三工业相机23便可以在该固定时长下稳定拍照，进一步提高了第三工业相机23拍照的稳定性及厚度检测结果的准确性。

根据侧壁图像计算导电油墨层的厚度包括以下步骤：

先取一合格件，合格件的导电油墨层厚度、长度、宽度均在合格范围内，将合格件放置到真空吸台7上，合格件中心与真空吸台7中心在同一竖直线，然后启动驱动组件及第三工业相机23，第三工业相机23开始对合格件的侧壁拍照，在棘轮齿24与限位柱27的配合下，第三工业相机23能够获取X张合格件侧壁图像，X为棘轮齿24的实际数量，然后在合格件侧壁图像中获取厚度检测位置，厚度检测位置为用户从导电油墨层截取的一段，可根据用户需求选定，依次获取第一张合格件侧壁图像中的厚度检测位置处的像素厚度、第二张合格件侧壁图像中的厚度检测位置处的像素厚度直至第X张合格件侧壁图像中的厚度检测位置处的像素厚度，然后根据以下公式计算厚度比例系数：

/>

其中，

将计算厚度比例系数全部存储至存储器内，形成第一数据库；

然后检测待检测件时，将待检测件放置到真空吸台7上，待检测件的放置位置与合格件的放置位置相同，启动驱动电机及第三工业相机23，通过第三工业相机23获取待检测件侧壁图像，然后在待检测件侧壁图像中获取厚度检测位置，该厚度检测位置与合格件侧壁图像中的厚度检测位置一致，然后依次获取第一张待检测件侧壁图像中的厚度检测位置处的像素厚度、第二张待检测件侧壁图像中的厚度检测位置处的像素厚度直至第X张待检测件侧壁图像中的厚度检测位置处的像素厚度，并从第一数据库中获取厚度比例系数，通过以下公式计算导电油墨层的厚度：

其中，L

最终，计算得出的导电油墨层的厚度即为第三工业相机23检测的待检测件厚度检测位置的导电油墨层的厚度，处理器记录导电油墨层厚度并存储至存储器内。

实施例5

在实施例4的基础上，如图6所示，驱动组件包括驱动电机，驱动电机固定设置在检测平台2上表面，驱动电机上端设置输出轴29，输出轴29上固定设置转盘30，转盘30上方设置条形框架31，条形框架31前后内壁的距离大于转盘30的直径，条形框架31内设置随动柱32，随动柱32与条形框架31内壁前后滑动连接，随动柱32下端与转盘30上表面偏心位置转动连接，条形框架31左右两侧固定设置连接杆33，连接杆33平行于滑板25，连接杆33远离条形框架31一端与滑板25一端固定连接。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：驱动组件使用时，先启动驱动电机，驱动电机通过输出轴29带动转盘30转动，转盘30转动带动随动柱32转动，随动柱32转动时在条形框架31内上下滑动，并带动条形框架31进行左右往复滑动，条形框架31带动连接杆33运动，两个连接杆33便带动两侧的滑板25同步滑动，实现了驱动功能。

实施例6

在实施例5的基础上，如图7所示，转动环19下表面设置若干卡孔34，若干卡孔34关于转动环19下表面圆心呈环形阵列分布，卡孔34竖直截面呈半圆形，卡孔34与棘轮齿24一一对应，卡孔34下方设置第二套筒35，第二套筒35下端与检测平台2上表面固定连接，第二套筒35内滑动设置卡柱36，卡柱36下端设置第二弹簧37，卡柱36上端延伸至第二套筒35上方并与卡孔34相适配。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：当限位柱27通过棘轮齿24带动转动环19转动时，卡柱36与卡孔34分离，第二弹簧37压缩，当限位柱27沿棘轮齿24外壁滑动时，卡柱36在第二弹簧37的作用下能够卡在卡孔34内，避免转动环19因摩擦转动，从而提高了转动环19的稳定性，便于第三工业相机23拍照检测，提高了检测的准确性。

实施例7

在实施例6的基础上，检测室1内设置UPS电源38，UPS电源38分别与处理器、存储器、控制器、三轴滑台3、第一工业相机6、驱动电机及第三工业相机23电性连接。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：检测室1内设置UPS电源38，UPS电源38是一种含有储能装置的不间断电源，能够为处理器、存储器、控制器、三轴滑台3、第一工业相机6、驱动电机及第三工业相机23不间断供电，提高了电源供电的稳定性，避免检测中途因断电而发生事故。

实施例8

在实施例1-7中任一项的基础上，如图1所示，检测室1上端外壁设置风机39，真空吸台7左右两侧对称设置照明灯组件40，照明灯组件40与检测平台2上表面固定连接，风机39及照明灯组件40均与控制器电性连接。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：检测室1上端设置风机39，检测时，控制器控制风机39开启，能够吸走检测室1内的灰尘，提高检测室1内部的清洁度，真空吸台7左右两侧对称设置照明灯组件40，第一工业相机6检测时，照明灯组件40开启，能够提高检测室1内部的亮度，使得第一工业相机6获取的图像更加清晰可靠。

实施例9

在实施例1-8中任一项的基础上，如图5所示，检测室1外壁设置显示器41，显示器41与处理器电性连接。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：检测室1外壁设置显示器41，处理器能够将检测的印刷尺寸发送至显示器41上，使得用户直观确认印刷尺寸。

本发明还提供了基于半导体导电油墨的油墨印刷尺寸检测方法，采用上述的基于半导体导电油墨的油墨印刷尺寸检测装置进行检测，包括以下步骤：

步骤1：将待检测件放置到真空吸台7，控制第一工业相机6移动至待检测件正上方，通过第一工业相机6获取待检测件导电油墨层第一预设高度图像，截取检测段，并计算第一预设高度处检测段的实际尺寸；

步骤2：将第一工业相机6移动至第二预设高度，获取待检测件导电油墨层第二预设高度图像，截取检测段，并计算第二预设高度处检测段的实际尺寸；

步骤3：将第一工业相机6移动至第三预设高度，获取待检测件导电油墨层第三预设高度图像，截取检测段，并计算第三预设高度处检测段的实际尺寸；

步骤4：根据第一预设高度处检测段、第二预设高度处检测段及第三预设高度处检测段的实际尺寸计算待检测件的检测段的实际印刷尺寸，检测段的实际印刷尺寸包括检测段的实际长度及检测段的实际宽度。

在步骤1中，先取一合格件，将合格件放置到真空吸台7，控制第一工业相机6移动至合格件正上方，通过第一工业相机6获取合格件导电油墨层第一预设高度图像，截取检测段，检测段根据用户需求自行选择设定，根据合格件导电油墨层第一预设高度图像计算检测段的第一长度比例系数及第一宽度比例系数，然后将第一工业相机6移动至第二预设高度，获取合格件导电油墨层第二预设高度图像，截取检测段，并根据合格件导电油墨层第二预设高度图像计算检测段的第二长度比例系数及第二宽度比例系数，接着将第一工业相机6移动至第三预设高度，获取合格件导电油墨层第三预设高度图像，截取检测段，并根据合格件导电油墨层第三预设高度图像计算检测段的第三长度比例系数及第三宽度比例系数，处理器将检测段的第一长度比例系数、第一宽度比例系数、第二长度比例系数、第二宽度比例系数、第三长度比例系数及第三宽度比例系数均存储至存储器内，形成第二数据库；设定完成后，开始对待检测件进行检测，然后通过步骤1-3分别计算第一预设高度处检测段、第二预设高度处检测段及第三预设高度处检测段的实际尺寸；

检测段的第一长度比例系数及第一宽度比例系数计算公式如下：

其中，ω

检测段的第二长度比例系数及第二宽度比例系数计算公式如下：

其中，ω

检测段的第三长度比例系数及第三宽度比例系数计算公式如下：

其中，ω

基于第二数据库中的第一长度比例系数、第一宽度比例系数、第二长度比例系数、第二宽度比例系数、第三长度比例系数及第三宽度比例系数，通过以下公式计算检测段的实际长度及检测段的实际宽度：

/>

其中，M

基于上述计算出的检测段的实际长度及检测段的实际宽度，处理器将检测段的实际长度与检测段的预设长度范围进行比较，当检测段的实际长度不在检测段的预设长度范围，控制器控制检测室1上端设置的报警器发出报警提示；处理器将检测段的实际宽度与检测段的预设宽度范围进行比较，当检测段的实际宽度不在检测段的预设宽度范围，控制器控制检测室1上端设置的报警器发出报警提示，从而提醒工作人员该待检测件油墨印刷尺寸检测不合格，从而保证了印刷质量。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。